2000-2012年华南理工大学考研化工原理真题

三、（15 分）油以 1m/s 的流速通过一管壳式换热器的管内，由 300K 加热到 344K。377K 的蒸汽在管外冷凝。管外直径和管内直径分别为 48 和 41mm ，但由于污垢，内径现减为 38mm，基于此内径的管壁加上垢层热阻为 0.0009m2·K/W。在同样条件下（油进出口温度 和蒸汽温度不变）测得油的流速为 1m/s 时，基于 38mm 内径的油侧传热膜系数αi 随油温的 变化如下： 油温(K)
7.判断下列命题是否正确，正确的是 。 A.上升的气速过大会引起漏液`； B.上升的气速过小会引起液泛； C.上升的气速过大会造成过量的液沫夹带；D.上升的气速过大会造成过量的气泡夹带； E.上升气速过大会使板效率降低。 8.在以下几个吸收过程中，那个改为化学吸收将会最显著的提高吸收速率 。 A. 水吸收氨； B.水吸收 HCl 气体； C. 水吸收 SO2； D. 水吸收 CO2 9.在精镏操作中，两组分的相对挥发度越大，则表示分离该体系越 。 A. 困难； B.完全； C. 容易； D. 不完全 10.减压（真空）干燥器主要用于 的物料，但它的设备费和能量消 耗费都 。 二、 某常压连续干燥器， 已知操作条件如下： 干燥气的生产能力为 200kg/h （按干燥产品计） ， 空气的状况为：进预热器前的温度为 20℃ ，相对湿度为 60%，湿含量为 0.01kg 水/kg 干空 气，离开干燥气的温度为 40℃，相对湿度为 60%，湿含量为 0.03 kg 水/kg 干空气，进干燥 器前的温度为 90℃，物料的状况：进干燥器前的温度为 20℃，干基含水量为 0.25kg 水/kg 干料 ，出干燥器式的温度为 35 ℃，干基含水量为 0.01kg/kg 干料。湿物料的平均比热为 cm=2.65kJ/(kg 湿物料·℃) ；水汽的比热为 1.01kJ/(kg 水·℃)，绝干空气的比热为 1.88kg/（kg 绝干气·℃），0℃水的汽化潜热为 2500kJ/kg 水。 假设干燥过程中的热损失不计，试求： （1） 新鲜空气的消耗量 m3/h； （进预热器前空气的比容为 0.842m3/kg 绝干气） （2） 预热器的传热 QP， kJ/h； （3） 干燥器需补充的热量 QD， kJ/h。 三﹑常压填料逆流吸收塔，用清水吸收混合气中的氨，混合器入塔流量 V 为 84kmol/h，入 塔气体浓度为 y1 为 8%，吸收率η不低于 98%，在操作条件下的平衡关系为 y=1.5x，总传质 系数 Ky=0.45kmol/(m2·h)。 （1） 用吸收剂用量为最小用量的 1.2 倍，求溶液出塔浓度； （2） 若塔径为 1.2m，填料有效比表面为 200m2/m3，求所需填料层高度； （3） 若 V，y1，η 及 x1 不变，而吸收剂改为含氨 0.1%的水溶液时，填料层高度有何变 化？定量计算分析。（Ky 可视为不变，以上浓度均为摩尔浓度）
；干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的开干燥器的湿度 H2 越 ，干燥器的热效率越 。 对于为水蒸气所饱和的空气，干球温度 t，湿球温度 tW，绝热饱和温度 tas，露点温度 td， 它们之间的关系: t tW tas td。 一定湿度 H 的气体，总压 P 加大时，露点温度 td 。而当气体温度 t 升高时，则 td 。 11.当填料塔操作气速达到泛点气速时， 充满全塔空隙，此现象称为 ，这时 急剧上升。
四﹑水由固定水位的水槽沿直径为(内径)100mm 的输水管流入大气中，管路是由 L=50m 的 水平管和倾斜管组成，水平管段在水面下 h=2m，斜管段的高度 H=25m，为了使得在水平段 末段曲折处 1-1¹面的真空度为 7mH2O， 安装在斜管段的插板节门的阻力系数ξ为多少?此时 3 管中水的流量为多少 m /h?直管的摩擦系数λ=0.035， 大气压压强为 10mH20，忽略进口和曲 折处的局部阻力损失。
二、（15 分）用离心泵将某溶液由反应槽送往一密闭高位槽，如图示。两槽液面的高度可 认为不变，高度差 10m，管路总当量长度为 200m（包括所有直管和局部阻力的当量长度）， 管路均为φ89×4.5mm 钢管， 已知孔板流量计系数为 0.61， 孔截面积与管道截面积比为 0.2， U 型压差计读数为 R＝600mm，指示液为水银，管路摩擦系数λ取为 0.025，反应槽上真空 表的读数为 200mmHg，高位槽上压强计读数为 0.5kgf/cm2(表压)，泵的效率 65％，试求泵的 轴功率？（溶液密度近似取为 1000kg/m3，水银密度为 13600kg/m3。）
五﹑常压板式精馏塔连续分离苯甲苯溶液，塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热， 平 均相对挥发度为 2.47，进料量为 150kmol/h，组成为 0.4(摩尔分率)，饱和蒸汽进料 q=0， 操作回流比为 4，塔顶苯回收率为 97%，塔底甲苯的回收率为 95%，求: (1) 塔顶﹑塔底产品的浓度； (2) 精馏段和提馏段操作线方程； (3) 操作回流比与最小回流比的比值。 2 六﹑有一套管换热器，饱和蒸汽走管外，其冷凝膜系数为 10000W/(m ·K)，空气走管内， 其 2 传热膜系数为 50W/(m ·K)。已测得空气的进出口温度分别为 t1=30℃，t2=80℃，蒸汽在饱 和温度下 120℃冷凝为饱和水并及时排走。忽略管壁和污垢热阻﹑空气温度改变引起的物性 变化和热损失(假定空气在管内流动为完全湍流)。为了强化热过程，提出如下两方案: 1. 将内管的光滑表面改为强化表面，但传热面积保持相等，经测定，空气传热膜系数 增加一倍(并维持空气进口温度﹑加热蒸汽温度及空气流量不变)。求: (1) 空气的出口温度 t2¹为多少? (2) 蒸汽冷凝量增加多少? 2. 空气流量增加一倍，试问: (1) 蒸汽冷凝量和空气出口温度是否变化，变为多少? (2) 两种方案的强化方法有何相同和不同点? 七﹑某厂研制一套填料精馏塔， 用于常压连续精馏分离乙醇-水混合物， 请拟出一实验方案， 测定该塔的理论板当量高度 HETP。 (1) 试论述实验原理； (2) 画出实验流程简图；包括所需的实验设备，使用的测量仪表及主要的阀门和管线； (3) 列出所需的测量参数。
2001 年攻读硕士学位研究生入学考试
一﹑填空选择题 1.当管子由水平放 置改为垂直放置时，而流速不 变，其能量损失 ( )。 A.增大； B.减小； C.不变； D.不定 2.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于， 前者恒( )， 变( )， 后者是( )， 变( )。 3.当吸入管径增大，其它条件不变，离心泵的允许安装高度将( )；若流速增加，其它 条件不变，则离心泵的允许安装高度将( )。 4.用因次分析的目的在于( )。 A. 得到各物理变量间的确切定量关系； B. 得到各无因次群(准数)的确切定量关系； C. 用无因次数群代替物理变量，使实验结果更可靠； D. 用无因次数群代替有关物理量，使实验与关联工作简化，减少实验工作量。若物 理变量个数为 6，因次数为 4，则无因次准数的个数为( )。 5.转桶真空过滤机的转速降为原来的 1/2，则生产能力是原来的( )倍；为了提高旋风分离 器的效率，应采用( )直径的旋风分离器。 6.在设计列管式换热器时，设置折流板以提高( )的对流传热系数。管程流速的选取，对一 般液体取( )， 气体取( )， 如换热器用水蒸气冷凝来加热原油， 则水蒸气应在( )流动。 A.壳程； B.管程； C.壳程和管程； D.u=0.5---3m/s； E.u=5---30m/s； F.u=30---100m/s 7.图中所示双层等厚平壁稳态导热，导热系数λ1﹑λ2 为定值，试问三条温度分布曲线在什 么条件下成立: (1) ； (2) ； (3) 。 8.某低浓度气体吸收过程，已知气膜和液膜体积吸收系数分别为 :kya=0.0002kmol/(m3• s)， kxa=0.4kmol/(m3•s)。则该吸收过程为 膜阻力控制；该气体为 溶气体。 9.对相对挥发度为α=2.16 的理想混合物进行平衡蒸馏 (闪蒸 )时，已知 xF 为 0.5，汽化率为 60%，则得气相组成为 ，液相组成为 ；若采用简单蒸馏并蒸至釜液等于闪蒸时温度， 则塔顶产品组成为 闪蒸时气相组成，汽化率为 。 10.一吸湿性物料和一非吸湿性物料，具有相同的干燥面积，在相同干燥条件下进行干燥， 前者的干燥速率为 阶段 ，后者的干燥速率为 U B，则在恒速干燥阶段， ；降速干燥
2 油侧α（ i W/m · K）
300 74
311 80
322 97
333 114
344 120
油的比热和密度分别取为 1.9KJ/kg·K 和 900kg/m3，蒸汽侧的热阻可忽略。 求所需的管长，根据所得的结果（如管子太长或太短），应采取什么措施使工业应用可行。 四、（15 分）一填料吸收塔，填料层高度为 3m，操作压强为 1atm，温度为 20℃。用清水 吸收空气－氨混和气中的氨，混合气体的质量速度为 580kg/m2· h， 其中含氨 6％（体积％） ， 2 要求吸收率为 99％，水的质量流速为 770kg/m ·h。已知该塔在等温下逆流操作，操作条件 下的平衡关系为 Y*=0.755X。试求： (1) 出口氨水浓度； (2) 以气相组成表示的平均推动力； (3) 气相总传质单元高度 HOG； (4) 如果 KGa 与气体质量速度的 0.8 次方成正比，试估算：当操作压强增大一倍，气体质量 速度也增大一倍时，为保持原来的吸收率，在塔径和水的质量速度不变的情况下填料层高 度为多少？（空气分子量取 29，氨的分子量 17，水的分子量 18） 五、（15 分）有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成为 50％（摩尔％）， 饱和蒸汽进料，原料处理量为每小时 100Kmol，塔顶、塔底产品量各为 50Kmol/h，已知精 馏段操作线方程为 y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试 求：
华南理工大学 2000 年攻读硕士学位研究生入学考试题
一、 填空选择题 1.流体在半径为 R 的圆形之管中作层流流动，则平均速度发生在距管中心 r= 2.在长为 L(m)，高为 H(m)的降尘室中，颗粒的沉降速度为 平速度为 ，则颗粒能在降尘是分离的必要条件为 R。
，气体通过降沉室的水 。
3.空气在内径一定的圆管中稳定流动， 当气体质量流量一定， 气体温度升高时， Re 值将 。 4.流量一定，当吸入管径增加，离心泵的安装高度将 。 5.有一板框过滤机 ，以恒压过滤一种悬浮液，滤饼为不可压缩，过滤介质阻力忽略不计。 当其他条件不变时，过滤时间缩短一半，所得的滤液是原来滤液的 倍。 6.某水平管式换热器，管间为饱和水蒸气冷凝，若饱和水蒸气与壁温之差增加一倍时，冷凝 传热速率将增加为原来的 。 A. B. C. D.
塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）； 全凝器中每小时冷凝蒸汽量； 提馏段操作线方程； 若全塔平均相对挥发度＝3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率 EML=0.6，求离开 塔顶第二块的汽相组成。 六、（8 分）外半径为 r1、长为 L 的圆管敷设一绝热层，若绝热层（绝热层外半径为 r2， 导 热系数为λ）内壁温度为 tW1，温度为 tf 的流体与温度为 tW2 的绝热层外壁相接触，绝热层外 的对流传热膜系数为α， 根据圆管壁的导热和对流传热计算式， 试推导出稳态通过绝热层的 热损失速率 Q（用α、λ、r1、、r2 、L、tW1、tf 表示 Q）。若α、λ、r1、、L、tW1、tf 均为定 值，试问若绝热层加厚，即 r2 增加，是否热损失 Q 总是减少，若不是，求出热损失最大时 的绝热层外半径 r2？并讨论 r2 在何范围，Q 将增加或减少。 七、（10 分）一新孔板流量计拟用于测定水的流量，现需测定其流量系数 C0。请说明实验 原理，拟定实验流程，说明实验所需的仪表及其功能，写出数据处理的有关步骤。